(57)【要約】ボンディング位置合わせのための装置および方法が提供される。ボンディング位置合わせのための装置は、プレス組立体、およびプレス組立体の片側に配置された対物レンズ群（１０５）を含む。プレス組立体は、第１のチャック（１０３）、および回転可能な第２のチャック（１０４）を含む。第１および第２のチャックの支持表面が互いに平行でない場合、第２のチャックは、２つの支持表面を平行にするように回転される。次いで、第１の基板（３０１）が、第１のチャックに搭載され、第１の基板上の位置合わせマーク（３０２）が、プレス組立体の片側に配置された対物レンズ群を使用して観察される。第２の基板（５０１）が、第２のチャックに搭載され、第２の基板上の位置合わせマーク（５０２）もまた、対物レンズ群を用いて観察される。対物レンズ群による観察結果に基づき、２枚の基板は、それらの位置合わせマークが位置合わせされ、したがって２枚の基板自体が位置合わせされるように、移動される。この方法では、チャックは、基板の位置合わせの前に調整される。これは、高精度の構成要素を用いる必要性を省き、かつ、装置の複雑さを軽減する。さらに、最初にチャックを調整することにより、基板間の全体的な位置合わせ精度の制御を確実にすることができ、また特に、ボンディング中の基板の変形に起因し得る基板間の楔形状の誤差を減少させることができる。【選択図】図１
2019527482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス組立体と前記プレス組立体の片側に配置された対物レンズ群とを備える、２枚の基板を接着するために使用されるボンディング位置合わせのための装置であって、前記プレス組立体が、第１のチャックおよび第２のチャックを備え、前記第１のチャックが、前記第２のチャックの支持表面に面している支持表面を有し、前記第１のチャックが、前記第２のチャックに対して移動可能であり、前記第１のチャックが、第１の基板を支持するように構成され、前記第２のチャックが、第２の基板を支持するように構成され、前記第１のチャックまたは前記第２のチャックが、回転可能な構造を有し、前記対物レンズ群に近接する前記第１のチャックおよび前記第２のチャックのうちの一方が、光透過性材料で作られ、前記対物レンズ群が、前記プレス組立体内の前記第１の基板と前記第２の基板との間の位置合わせ状況を観察するように構成され、前記第１および第２のチャックが、前記対物レンズ群によって観察された前記位置合わせ状況に基づいて互いに対して移動するように構成される、ボンディング位置合わせのための装置。
【請求項２】
前記第１のチャックが上側チャックであり、前記第２のチャックが下側チャックである、請求項１に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項３】
前記プレス組立体が、前記上側チャックに結合された上側アクチュエータおよび／または前記下側チャックに結合された下側アクチュエータをさらに備え、前記上側アクチュエータが、前記上側チャックを移動させるように構成され、前記下側アクチュエータが、前記下側チャックを移動させるように構成される、請求項２に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項４】
前記回転可能な構造を有する前記チャックが、前記回転可能な構造を有する前記チャックを回転させるための水平調節デバイスを備える、請求項１に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項５】
前記水平調節デバイスが、前記回転可能な構造を有する前記チャックの下方に均等に分布された３つの水平調節機構を含み、前記３つの水平調節デバイスのそれぞれが、前記回転可能な構造を有する前記チャックを水平面に対して回転させることができるように、高さが自己調節可能である、請求項４に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項６】
前記対物レンズ群が、前記下側チャックの下方に配置され、前記下側チャックが、光透過性材料で作られる、請求項２に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項７】
前記対物レンズ群が、前記上側チャックの上方に配置され、前記上側チャックが、光透過性材料で作られる、請求項２に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項８】
前記対物レンズ群が、画像センサに電気的に接続され、前記画像センサが、前記対物レンズ群を介して前記観察された位置合わせ状況を撮像するように構成される、請求項１に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項９】
前記第１のチャックが、前記第１のチャックが受ける圧力を検出するように構成された圧力センサにさらに接続される、請求項１に記載のボンディング位置合わせのための装置。
【請求項１０】
第１の基板を支持するための第１のチャックの支持表面が第２のチャックの支持表面に平行になるように前記第２のチャックを回転させるステップと、
前記第１の基板を前記第１のチャックに搭載し、対物レンズ群から発せられて光透過性材料で作られた前記第２のチャックを通過する光により前記第１の基板上の第１の位置合わせマークを識別するステップと、
第２の基板を前記第２のチャックに搭載し、前記対物レンズ群から発せられて前記第２のチャックを通過する光により前記第２の基板上の第２の位置合わせマークを識別するステップと、
前記第１の位置合わせマークが前記第２の位置合わせマークと位置合わせされるように、前記第１および第２のチャックを互いに対して移動させるステップと、
を含む、ボンディング位置合わせのための方法。
【請求項１１】
前記第１の位置合わせマークが前記第２の位置合わせマークと位置合わせされた後に、前記対物レンズ群を使用することにより位置合わせ状況を検出するステップをさらに含み、また、前記位置合わせ状況が受入れられなかった場合、前記第１の位置合わせマークが前記第２の位置合わせマークと位置合わせされるまで、検出されたずれに基づいて前記第１および前記第２のチャックを互いに対してさらに移動させるステップをさらに含む、請求項１０に記載のボンディング位置合わせのための方法。
【請求項１２】
前記第１のチャックの前記支持表面を前記第２のチャックの前記支持表面に平行になるように調節するステップが、
前記第１のチャックが前記第２のチャックに接触するまで前記第１のチャックを前記第２のチャックに対して下方に移動させるステップであって、前記第２のチャックが前記第１のチャックの作用の下で回転するステップと、
前記第１のチャックにより前記第２のチャックに与えられる圧力を、圧力センサを使用することによりリアルタイムで検出するステップと、
前記圧力が所定の値に達したのに応じて、水平調節デバイスを使用しかつ前記第１のチャックを元の位置に戻すことにより、前記第２のチャックの現在の姿勢を維持するステップと、
を含む請求項１０に記載のボンディング位置合わせのための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体技術の分野に関し、詳細には、ボンディング位置合わせのための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスでは、２つの半導体デバイスが接合されることが一般に必要とされる。典型的には、２枚のウェハ、１枚のウェハと１枚のガラス板、または２枚のガラス板が接合される。説明の便宜上、ウェハおよびガラス板は、以下、集合的に基板と呼ばれる。現在の半導体プロセスでは、２枚の基板が接合される前に、２枚の基板は、ボンディング装置により互いに位置合わせされる必要がある。
【０００３】
近年、基板位置合わせへの要求はますます厳しくなっており、また、より大きい直径を有する基板がますます使用されているので、機械的な移動および基板の変形に起因する誤差などの従来無視することができた誤差は、現在では、ミクロン以下のオーダーの位置合わせ精度に対して、最終的な位置合わせ精度に影響を及ぼし得る程度にまで、それらの影響が増大している。
【０００４】
この問題を解決するために、２つの対物レンズ対（すなわち、全部で４つの対物レンズ）が基準位置に移動された後で対物対が最初に較正されることが知られており、２つのレンズ対のそれぞれは、上側対物レンズ対および下側対物レンズ対を含む。次いで、上側および下側の基板が、上側および下側のチャックにそれぞれ一時的に保持され、さらに水平調節される。次いで、上側基板は、上側対物レンズ対の下方に移動され、そこで上側基板上の２つの位置合わせマークの位置が測定されて記録される。上側基板が遠ざけられた後、下側基板が、同様に、下側基板上の２つの位置合わせマークの位置が測定および記録されることを可能にするために、上側対物レンズ対の下方に移動される。最後に、上側基板は元の位置に戻され、上側基板の位置合わせマークと下側基板の位置合わせマークとの間の相対位置のずれが計算され、それに基づいて２枚の基板がアクチュエータにより互いに対して移動されて、２対の位置合わせマーク間の正確な位置合わせがもたらされる。この手法の位置合わせ精度は、２つの対物レンズ対がどの程度正確に２枚の基板上の位置合わせマークの相対位置を測定することができるかに全面的に依存する。これは、対物レンズ対の較正に厳しい要件を課し、また、位置合わせ過程中の基板の移動から生じ得る誤差を制御することを不可能にする。
【０００５】
位置合わせ中の基板の移動から生じる誤差の影響を受けにくい別の従来の方法では、上側および下側の基板は、上側および下側のチャックにそれぞれ一時的に固定されて、さらに水平調節される。これらの基板上の位置合わせマークのＸ−Ｙ位置は、検出デバイスによりそれぞれ測定されて、システム全体の座標系に変換される。上記の手法とは異なり、システム全体の座標系における上側および下側の基板の位置を測定するためにこの方法で使用される検出デバイスは、少なくとも１０倍（好ましくは、１００倍）高い精度を有し、この精度は、誤差を１／１０（好ましくは、１／１００）まで減少させることにより、上側および下側の基板の移動によるいかなる誤差も最小限に抑えるだけでなく、対物レンズ対の較正への要求も低くする。非常に高い精度で位置合わせマークを位置合わせするその性能にもかかわらず、この方法は、多数の高精度センサの追加的な使用を必要とし、それにより、関連する装置の複雑さが高まる。さらに、基板の変形または他の理由によって生じる全体的な誤差、特に位置合わせマーク以外の基板部分における誤差を検出することが、依然として不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記を考慮すると、上記の問題を克服するために従来のボンディング位置合わせのための装置をさらに改善することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題を解決するために、本発明は、ボンディング位置合わせのための装置および方法を提案する。
【０００８】
この目的のために、本発明は、プレス組立体と、プレス組立体の片側に配置された対物レンズ群とを備える、２枚の基板を接着するために使用されるボンディング位置合わせのための装置を提案する。プレス組立体は、第１のチャックおよび第２のチャックを備える。第１のチャックは、第２のチャックの支持表面に面している支持表面を有し、また、第１のチャックは、第２のチャックに対して移動可能である。第１のチャックは、第１の基板を支持するように構成され、第２のチャックは、第２の基板を支持するように構成される。第１のチャックまたは第２のチャックは、回転可能な構造を有し、また、対物レンズ群に近接する第１および第２のチャックのうちの一方は、光透過性材料で作られる。対物レンズ群は、プレス組立体内の第１の基板と第２の基板との間の位置合わせ状況を観察するように構成され、第１および第２のチャックは、対物レンズ群によって観察された位置合わせ状況に基づいて互いに対して移動するように構成される。
【０００９】
第１のチャックは上側チャックであり、第２のチャックは下側チャックであることが、好ましい。
【００１０】
プレス組立体は、上側チャックに結合された上側アクチュエータおよび／または下側チャックに結合された下側アクチュエータをさらに備え、上側アクチュエータは、上側チャックを移動させるように構成され、下側アクチュエータは、下側チャックを移動させるように構成されることが、好ましい。
【００１１】
回転可能な構造を有するチャックは、その回転可能な構造を有するチャックを回転させるための水平調節デバイスを備えることが、好ましい。
【００１２】
水平調節デバイスは、回転可能な構造を有するチャックの下方に均等に分布された３つの水平調節機構を含み、３つの水平調節機構のそれぞれが、回転可能な構造を有するチャックを水平面に対して回転させることができるように、高さが自己調節可能であることが、好ましい。
【００１３】
対物レンズ群は、下側チャックの下方に配置され、下側チャックは、光透過性材料で作られることが、好ましい。
【００１４】
あるいは、対物レンズ群は、上側チャックの上方に配置されてもよく、その場合、上側チャックは、光透過性材料で作られる。
【００１５】
対物レンズ群は、画像センサに電気的に接続されることが、好ましい。対物レンズ群を介して観察された位置合わせ状況を撮像するように構成された画像センサ。
【００１６】
第１のチャックは、第１のチャックが受ける圧力を検出するように構成された圧力センサにさらに接続されることが、好ましい。
【００１７】
場合により、装置は、上側アクチュエータ、下側アクチュエータ、水平調節デバイス、画像センサ、対物レンズ群、および圧力センサのそれぞれに結合された制御システムをさらに備えてもよく、かつ、上側アクチュエータ、下側アクチュエータ、水平調節デバイス、および対物レンズ群の移動を制御するように構成される。
【００１８】
本発明はまた、
第１の基板を支持するための第１のチャックの支持表面が第２のチャックの支持表面に平行になるように第２のチャックを回転させるステップと、
第１の基板を第１のチャックに搭載し、対物レンズ群から発せられて光透過性材料で作られた第２のチャックを通過する光により第１の基板上の第１の位置合わせマークを識別するステップと、
第２の基板を第２のチャックに搭載し、対物レンズ群から発せられて第２のチャックを通過する光により第２の基板上の第２の位置合わせマークを識別するステップと、
第１の位置合わせマークが第２の位置合わせマークと位置合わせされるように、第１および第２のチャックを互いに対して移動させるステップと、
を含む、ボンディング位置合わせのための方法を提供する。
【００１９】
方法は、第１の位置合わせマークが第２の位置合わせマークと位置合わせされた後に、対物レンズ群を使用することにより位置合わせ状況を検出するステップをさらに含み、また、位置合わせ状況が受入れられなかった場合、第１の位置合わせマークが第２の位置合わせマークと位置合わせされるまで、検出されたずれに基づいて第１および第２のチャックを互いに対してさらに移動させるステップをさらに含むことが、好ましい。
【００２０】
第１のチャックの支持表面を第２のチャックの支持表面に平行にするステップは、
第１のチャックが第２のチャックに接触するまで第１のチャックを第２のチャックに対して下方に移動させるステップであって、第２のチャックが第１のチャックの作用の下で回転するステップと、
第１のチャックにより第２のチャックに与えられる圧力を、圧力センサを使用することによりリアルタイムで検出するステップと、
圧力が所定の値に達したのに応じて、水平調節デバイスを使用しかつ第１のチャックを元の位置に戻すことにより、第２のチャックの現在の姿勢を維持するステップと、
を含むことが、好ましい。
【００２１】
従来技術と比較して、本発明は、以下の便益を提供する：本発明の装置および方法では、プレス組立体は、第１のチャックおよび回転可能な第２のチャックを備え、第１のチャックおよび回転可能な第２のチャックの支持表面が互いに平行でない場合、第２のチャックはそれらを平行にするように回転される。次いで、第１の基板は、第１のチャックに搭載され、第１の基板上の位置合わせマークは、プレス組立体の片側に配置された対物レンズ群を使用して観察される。次いで、第２の基板は、第２のチャックに搭載され、第２のチャック上の第２の位置合わせマークもまた、対物レンズ群を用いて観察される。対物レンズ群によって行われた観察に基づき、２枚の基板は、それらの位置合わせマークが位置合わせされ、したがって２枚の基板自体が位置合わせされるように、移動される。本発明によれば、チャックは、基板の位置合わせの前に調整される。これは、高精度の構成要素を用いる必要性を省き、かつ、装置の複雑さを軽減する。具体的には、基板間の全体的な位置合わせ精度が確認され得る。さらに、最初にチャックを調整することにより、基板間の全体的な位置合わせ精度の制御を確実にすることができ、また特に、ボンディング中の基板の変形に起因し得る基板間の楔形状の誤差を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１によるボンディング位置合わせのための装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態１による上側チャックと下側チャックとの間の位置合わせを概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態１による上側基板の搭載を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態１による上側基板上の位置合わせマークの観察を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態１による下側基板の搭載を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態１による下側基板上の位置合わせマークの観察を概略的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態１による上側および下側の基板上の位置合わせマークの位置の概略図である。
【図８】本発明の実施形態１による位置合わせされた上側および下側の基板上の位置合わせマークを概略的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態１によるボンディング位置合わせのための方法の流れ図である。
【図１０】本発明の実施形態２によるボンディング位置合わせのための装置の断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２による上側チャックと下側チャックとの間の位置合わせを概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２による上側基板の搭載を概略的に示す図である。
【図１３】本発明の実施形態２による上側基板上の位置合わせマークの観察を概略的に示す図である。
【図１４】本発明の実施形態２による下側基板の搭載を概略的に示す図である。
【図１５】本発明の実施形態２による下側基板上の位置合わせマークの観察を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
これらの図において：１０１、圧力センサ；１０２、上側アクチュエータ；１０３、上側チャック；１０４、下側チャック；１０５、対物レンズ群；１０６、下側アクチュエータ；１０７、水平調節デバイス；３０１、上側基板；３０２、第１の位置合わせマーク；５０１、下側基板；および５０２、第２の位置合わせマーク。
【００２４】
上記の目的、特徴、およびそれらの利点がより明らかになりかつ容易に理解されるように、以下、添付の図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態をより詳細に説明する。
【００２５】
実施形態１
図１を参照すると、本発明は、２枚の基板のボンディング位置合わせのための装置を提供する。ボンディング位置合わせのための装置は、プレス組立体を含み、このプレス組立体は、上部から底部に向かって、上側アクチュエータ１０２、上側アクチュエータ１０２に固定して接続されている上側チャック１０３、上側チャック１０３の支持表面に面している支持表面を有する下側チャック１０４、下側チャック１０４に固定して接続されている水平調節デバイス１０７、および、水平調節デバイス１０７に固定して接続されている下側アクチュエータ１０６を備える。上側チャック１０３は、上側チャック１０３により下側チャック１０４に印加される圧力を検出するための圧力センサ１０１に電気的に接続される。上側アクチュエータ１０２は、上側チャック１０３を垂直に移動させることができる。
【００２６】
本明細書において、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元座標系が、水平に延びるＸ軸と、垂直に延びるＺ軸と、Ｘ軸およびＹ軸によって画定されるＸ−Ｚ面に対して直角に延びるＹ軸と、によって画定される。
【００２７】
図２を参照すると、下側チャック１０４に固定して接続されている水平調節デバイス１０７は、下側チャック１０４がＸ軸またはＹ軸を中心として回転することを可能にする。具体的には、水平調節デバイス１０７は、下側チャック１０４に対して均等に分布された（好ましくは）３つの水平調節機構を含み得る。３つの機構は、異なる高さを提供することができるように、したがって水平調節デバイス１０７に固定された下側チャック１０４が水平面（すなわち、Ｘ−Ｙ面）と交差することになるように、高さが自己調節可能である。言い換えれば、下側チャック１０４は、水平調節デバイス１０７内の機構の高さを調節することにより、Ｒｘ方向およびＲｙ方向において様々な角度に向けられ得る。
【００２８】
対物レンズ群１０５は、下側チャック１０４の下方に配置され、また、下側チャック１０４は、対物レンズ群１０５を通じた観察を可能にするために、透明な材料などの光透過性材料で作られる。したがって、上側チャック１０３と下側チャック１０４との間の空間的関係性は、それらの間に配置された下側チャック１０４を介して対物レンズ群１０５によって観察可能である。
【００２９】
一般に、対物レンズ群１０５は、対物レンズ群１０５を通じて見えるものを可視化することができる画像センサ（図示せず）に結合され、したがって、プレス組立体内の２枚の基板間の位置合わせ状況を観察するオペレータまたはコンピュータ・システムを支援する。
【００３０】
対物レンズ群１０５は、上側チャック１０３および／または下側チャック１０４を照らすための光源（図示せず）を含み得る。
【００３１】
ボンディング位置合わせのための装置は、上側アクチュエータ１０２、下側アクチュエータ１０６、水平調節デバイス１０７、圧力センサ１０１、および対物レンズ群１０５のそれぞれに結合された制御システム（図示せず）をさらに含み得る。制御システムは、画像センサによって撮像されたプレス組立体内の２枚の基板間の位置合わせ状況と圧力センサ１０１の圧力読取り値とに基づいて上側アクチュエータ１０２、下側アクチュエータ１０６、水平調節デバイス１０７、および対物レンズ群１０５の移動を制御するように構成される。
【００３２】
図９を参照すると、本発明はまた、上記で定義されたボンディング位置合わせのための装置を使用した位置合わせのための方法を提供する。
【００３３】
図１を参照すると、上側および下側のチャック１０３、１０４に基板が搭載されていない場合、上側チャック１０３は、初期位置にある。次いで、上側チャック１０３が、一定の配向を維持しながら、上側アクチュエータ１０２によって下方に移動される。上側チャック１０３と下側チャック１０４との間の間隙が望ましくなく楔形であった場合、上側チャック１０３の一部分が、上側チャックの残りの部分よりも早く下側チャック１０４と接触して、下側チャック１０４に下向きの圧力を与えることになる。楔形状の誤差により、下向きの圧力は、下側チャック１０４上に、したがって水平調節デバイス１０７上に、回転モーメントＭｘ、Ｍｙを生じさせる。その結果、下側チャック１０４の配向は、受動的に調節される。つまり、下側チャック１０４は、上側チャック１０３と同じように配向されるまで、Ｘ軸またはＹ軸を中心として回転させられる。この時点で、楔形状の誤差は除去され、下向きの圧力からもたらされた回転モーメントＭｘ、Ｍｙは、その軸に対して中和される。次いで、圧力センサ１０１は、上側チャック１０３を検出することを開始し、その検出は、下側チャック１０４の配向がそのままであり続けるように、上側チャックにより下側チャック１０４に与えられる圧力が所定の値に達するまで行う。
【００３４】
図２は、下側チャック１０４が水平調節デバイス１０７の支援により調節された後の装置の概略断面図である。この時点では、下側チャック１０４の配向は、上側チャック１０３の配向と同じであり、かつ、水平調節デバイス１０７によって維持される。次いで、上側アクチュエータ１０２は、上側チャック１０３をその元の位置に戻す。
【００３５】
図３に示されるように、上側基板３０１は、機械式アームなどの移送デバイス（図示せず）により上側チャック１０３へ送達されて、真空により上側チャック１０３上に一時的に保持される。上側基板３０１上の第１の位置合わせマーク３０２は、上側チャック１０３と反対の側を向き、すなわち、下側チャック１０４の方を向く。
【００３６】
図４に示されるように、上側アクチュエータ１０２の作用の下で、上側チャック１０３、したがって上側チャック１０３上に一時的に保持された上側基板３０１は、第１の位置合わせマーク３０２が対物レンズ群１０５の視野に入るように、下方に移動する。下側チャック１０４は、対物レンズの光源からの光の通過を可能にする透明な材料で形成されているので、対物レンズ群１０５内の光源から発せられた光線は、上側チャック１０３によって保持された上側基板３０１上の第１の位置合わせマーク３０２を検出するために、下側チャック１０４を透過することができる。次いで、対物レンズ群１０５は、ＸおよびＹ方向における捜索を実行し、第１の位置合わせマーク３０２を識別すると、それらの位置を記録する。上側アクチュエータ１０２は、上側チャック１０３をその元の位置に戻すように上方に移動する。
【００３７】
図５に示されるように、下側基板５０１は、機械式アームなどの移送デバイスにより下側チャック１０４へ送達されて、真空により下側チャック１０４上に一時的に保持される。下側基板５０１上の第２の位置合わせマーク５０２は、下側チャック１０４と反対の側を向き、すなわち、上側基板３０１の方を向く。下側基板５０１が透明である場合、対物レンズ群１０５内の光源からの光は、第２の位置合わせマーク５０２を検出するために、下側チャック１０４および下側基板５０１を連続的に通過することができる。下側基板５０１が不透明な基板である場合、対物レンズ群１０５は、下側基板５０１を透過するように、赤外線を放射してもよい。言い換えれば、対物レンズ群１０５は、下側基板５０１の材料に応じて、異なる光源を備えてもよい。
【００３８】
図６に示されるように、対物レンズ群１０５は、ＸおよびＹ方向に沿った捜索を実行し、第２の位置合わせマーク５０２を発見すると、それらの位置を記録する。次いで、下側アクチュエータ１０６は、第２の位置合わせマーク５０２をそれぞれの第１の位置合わせマーク３０２と一致させる。次いで、上側アクチュエータ１０２は下方に移動し、したがって、上側チャック１０３上の上側基板３０１は、第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２が対物レンズ群１０５の視野内に全て位置するように、下方に移動させられる。対物レンズ群１０５は、第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２の相対位置をリアルタイムで測定する。移動中に相対位置のずれが少しでも見つかった場合、そのずれは、下側アクチュエータ１０６によって補償され、したがって、最終的には２枚の基板間の位置合わせが達成され得る。対物レンズ群１０５は、２対の位置合わせマークの位置合わせ結果を検査することができる。対物レンズの光源が通過することを可能にする下側チャック１０４の材料が透明であるので、対物レンズ群１０５は、２枚の基板が正確に位置合わせされ得るように、上側および下側の基板３０１、５０１を含む領域全体を検査することができる。これに基づいて、２枚の基板間に起こり得るいかなるずれも、例えば下側アクチュエータ１０６または上側アクチュエータ１０２を移動させることによって排除され得る。
【００３９】
この実施形態では、対物レンズ群１０５は、位置合わせ過程を通して、第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２の相対位置を常に追跡し、かつ、画像センサ上で第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２を撮像して、第１の位置合わせマーク３０２と第２の位置合わせマーク５０２との間の相対位置にずれが存在するかどうかを制御システムが検査することを可能にする。図７は、第１の位置合わせマーク３０２と第２の位置合わせマーク５０２との間の相対位置のずれが存在する、起こり得る場面を示す。このずれに基づき、下側アクチュエータ１０６は、下側チャック１０４上に保持された下側基板５０１を調節するように制御されることができ、したがって、第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２の相対位置は、図８に示されるように、正確な位置合わせが得られるまで調節され得る。位置合わせ過程の全体にわたって、下側アクチュエータ１０６は、対物レンズ群１０５の検出結果に基づいて移動するように制御され、それにより、この位置合わせ過程中に基板の移動から生じる可能性のあるいかなる誤差も補償することができる。
【００４０】
一方、下側基板５０１の領域全体における下側チャック１０４は、採用された光源が貫通し得る透明な材料で作られているので、対物レンズ群は、位置合わせ過程の終わりに相対的な位置のずれが存在するかどうかを検査することができる。さらに、対物レンズ群１０５は、第１および第２の位置合わせマーク３０２、５０２に加えて、他のマークまたは特別な模様の相対位置のずれの観察をさらに可能にする。したがって、第１および第２の位置合わせマーク３０２の領域が互いに正確に位置合わせされたかどうかを検証することが可能であるだけでなく、上側基板３０１と下側基板５０１との間の全体的な位置合わせ精度の検出を達成するために、より多くの位置合わせマークを検出することができる。
【００４１】
実施形態２
この実施形態は、対物レンズ群１０５が上側チャック１０３の片側に配置される点で、実施形態１とは異なる。図１０を参照すると、上側チャック１０３は、上側アクチュエータ１０２に固定され、かつ、光源の通過を可能にする透明な材料で作られる。同様に、水平調節デバイス１０７は、下側アクチュエータ１０６に固定して接続され、下側チャック１０４は、水平調節デバイス１０７に固定される。下側チャック１０４は、２つの自由度（すなわち、ＲｘおよびＲｙ）において偏揺れすることができる。
【００４２】
図１１を参照すると、上側チャック１０３は、上側アクチュエータ１０２の作用の下で、一定の配向を有して下方に移動する。上側チャック１０３により下側チャック１０４に与えられる圧力が所定の値に達したことを圧力センサ１０１が検知すると、楔形状の誤差が排除されたことが判定され、次いで、上側アクチュエータ１０２は、動作を停止される。下側チャック１０４は、水平調節デバイス１０７の支援により、この配向を維持する。
【００４３】
図１２から１５を参照すると、下側基板５０１は、下側チャック１０４に搭載され、下側基板上の第２の位置合わせマーク５０２は、対物レンズ群１０５により上側チャック１０３を通して観察可能である。次いで、上側基板３０１は、上側チャック１０３に搭載され、対物レンズ群１０５は、上側基板上の第１の位置合わせマーク３０２を観察する。第１および第２の位置合わせマークの相対位置が検出される。
【００４４】
この実施形態では、水平調節デバイス１０７が下側チャック１０４をより良く調整および制御することができるように、対物レンズ群１０５を上側チャック１０３の近くに配置して、水平調節デバイス１０７が窮屈な空間位置内に配置されることを避ける。
【００４５】
本発明によれば、チャックは、基板の位置合わせの前に調整される。これは、高精度の構成要素を用いる必要性を省き、かつ、装置の複雑さを軽減する。具体的には、本発明によれば、基板間の全体的な位置合わせ誤差が検出可能である。
【００４６】
本発明は、上述の実施形態を参照して上記で説明されたが、開示されたそれらの実施形態に限定されるものではない。当業者が本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明に対して様々な修正および変更を行えることは明らかである。したがって、本発明は、それらが添付の特許請求の範囲に記載の範囲およびその均等物に含まれるのであれば、あらゆるそのような修正および変更を含むように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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